Разработка новых оптических материалов на основе кристаллов сложных оксидов, активированных ионами диспрозия и празеодима для люминофоров и лазеров видимой области спектра

Abstract

Цель работы: разработка новых оптических материалов на основе кристаллов сложных редкоземельных оксидов, активированных ионами диспрозия и празеодима, для люминофоров и лазеров, генерирующих излучение видимой области спектра. В работе излагаются основные результаты НИР. Приводятся результаты исследования спектров оптического поглощения и люминесценции кристаллов KY(WO4)2, активированных ионами Dy3+. Максимальное пиковое значение сечения поглощения σabs = 24.97 10-20 см2 достигается для поляризации E||Nm на длине волны 1290.6 нм. Максимум сечения поглощения в полосе, подходящей для возбуждения люминесценции или осуществления оптической накачки, соответствующей переходу 6H15/2→4F9/2, σabs = 0.841 10-20 см2 достигается на длине волны 453.8 нм, для поляризации E||Nm. Данные кристаллы характеризуются высокими значениями поперечных сечений поглощения, что делает их перспективными оптическими матрицами для разработки лазерных кристаллов для получения лазерной генерации в видимой области спектра. Приводятся результаты исследования спектроскопических характеристик YVO4 (YV), активированных ионами Dy3+. Определено, что максимальное пиковое значение коэффициента поглощения αabs = 13.01 см-1 достигается для поляризации E||с на длине волны 1305.6 нм. Максимум поглощения в полосе, подходящей для возбуждения люминесценции или осуществления оптической накачки, соответствующей переходу 6H15/2→4F9/2, σabs = 1.61 см-1 достигается на длине волны 454.3 нм, также для поляризации E||с. Обеспечивая низкосимметричную координацию ионов-активаторов в структуре YVO4, данные кристаллы характеризуются высокими значениями поперечных сечений поглощения и обладают сильно уширенными полосами поглощения вследствие ориентационного разупорядочения структуры матрицы, что делает их перспективными оптическими матрицами для разработки лазерных кристаллов для получения лазерной генерации в видимой и средней ИК области спектра в лазерах с диодной накачкой. В рамках модели Джадда-Офельта были определены вероятностные характеристики оптических переходов ионов диспрозия в данных кристаллах. Детально исследованы спектры люминесценции кристалла Pr:CALGO в поляризованном свете, а также зарегистрированы спектрально-кинетические характеристики люминесценции данных кристаллов. Pr:CALGO характеризуется сильным неоднородным уширением полос в спектрах люминесценции, с высокими пиковыми значениями сечений стимулированного испускания. В частности, для σ - поляризации для перехода 3P0→3H6 максимум σ=12.5 10-20 см2 достигается на длине волны ~632 нм. В рамках теории Джадда-Офельта были рассчитаны вероятностные и временные характеристики переходов ионов празеодима в данной матрице в спектрах испускания. Полученные времена жизни возбужденных состояний сопоставимы с измеренными временами затухания люминесценции из этих состояний, что свидетельствует о низких значениях безызлучательной релаксации. Данные кристаллы обладают перспективами для разработки на их основе эффективных лазерных сред видимого спектрального диапазона.